¿Por qué las baterías de aire de aluminio no pueden reemplazar las baterías de litio?

La reacción química de la batería de aire de aluminio es similar a la de la batería de aire de zinc. La batería de aire de aluminio está hecha de Al de aluminio de alta pureza (que contiene 99,99% de aluminio) como electrodo negativo, oxígeno como electrodo positivo y solución acuosa de hidróxido de potasio (KOH) o hidróxido de sodio (NaOH) como electrolito. . El aluminio absorbe oxígeno en el aire, produce una reacción química cuando la batería se descarga y convierte el aluminio y el oxígeno en óxido de aluminio.

¿La batería de aire de aluminio reemplazará la batería de litio?

Actualmente disponible como una celda de litio alternativa, el aluminio aún se encuentra en la etapa de prueba, no hay uso comercial. Entonces, en general, aún se desconoce si la batería de aire de aluminio reemplazará la batería de litio, entonces veamos qué problemas se encontrarán al reemplazar la batería de aluminio con la batería de litio.

Desde el rango de crucero de la batería, las baterías de aire de aluminio son de hecho un gran avance en comparación con las baterías de litio. Sin embargo, dado que la batería de aire de aluminio genera hidrógeno durante el proceso de descarga, no solo provocará la pérdida del material del ánodo, sino que también aumentará la pérdida interna de la batería. Además, la batería de aire de aluminio consume aluminio, que es necesario cuando se acaba la vida útil de la batería. La reinstalación de aluminio y similares ha obstaculizado enormemente el desarrollo comercial de baterías de aire de aluminio. Y en términos de aplicaciones automotrices, las baterías de aire de aluminio aún son desconocidas, ni siquiera comparables a las pilas de combustible de hidrógeno.

Análisis de las razones por las que la batería de aire de aluminio no puede reemplazar la batería de litio

1, utilizado principalmente para energía de emergencia

" La batería de aire de aluminio no es una batería que se utiliza para almacenar energía eléctrica muchas veces en el sentido tradicional, sino un dispositivo de reacción química que libera energía eléctrica". Chen Tao dijo que su principio de funcionamiento es el proceso de oxidación del metal activo en el agua para liberar energía. - La energía liberada se emite como energía eléctrica a través de un electrolito y un material de electrodo especial.

En términos generales, para las baterías de aire de aluminio, el metal activo es el aluminio, similar a las baterías de aire de zinc, las baterías de aire de magnesio, etc., pero solo de acuerdo con la actividad del metal (la gravedad de la reacción de oxidación en agua o aire) El electrolito materiales usados y otros auxiliares son ligeramente diferentes.

"Solo agregue agua" es solo en el ciclo de vida de la batería. La sustancia consumida en esencia es aluminio, no agua ". Chen Tao dijo a los periodistas que en el proceso de trabajo de la batería, la energía se emite continuamente, metal aluminio También se oxida y consume continuamente para producir hidróxido de aluminio, que se produce con la condición de que consume aluminio que contiene energía química. "La batería de aire de aluminio de 100 kilogramos almacena suficiente electricidad para conducir 3.000 kilómetros". Después de 3.000 kilómetros, la vida útil de la batería se acaba y es necesario volver a instalar, es decir, aluminio metálico.

Según los informes, las baterías de aire de aluminio existen desde la década de 1960. Pero hasta ahora, la mayor parte de su investigación se ha mantenido en la etapa teórica, y no hay muchas aplicaciones prácticas. En casa, su investigación se centra en suministros de energía de emergencia; mientras están en el extranjero, los científicos o investigando ciertos materiales de electrodos, o investigando sistemas de baterías para aplicaciones especiales, están tratando de encontrar avances en las aplicaciones de baterías de aire de aluminio.

2. Se probarán los riesgos de seguridad

"El uso inadecuado es el mayor cuello de botella de las baterías de aire de aluminio en la actualidad". Chen Tao cree que además del inconveniente de usar baterías que almacenan más energía eléctrica, también existen muchos inconvenientes en comparación con otras celdas de combustible basadas en combustible. Por ejemplo, las pilas de combustible de hidrógeno pueden agregar hidrógeno fácilmente. Anotado, almacenado y transportado a dispositivos de reacción química, pero obviamente es inconveniente para el aluminio en metal sólido. En segundo lugar, hay muchas reacciones secundarias y el proceso de reacción no es fácil de controlar. Algunos de los productos de reacción impiden que la reacción proceda hasta cierto punto, liberando una gran cantidad de calor y generando simultáneamente gases inflamables y explosivos.

En el camino hacia la investigación y el desarrollo de vehículos eléctricos, el aluminio parece estar jugando un papel más importante. Un fenómeno interesante es que la duración de la batería del automóvil eléctrico Tesla de EE. UU. Se puede aumentar de 300 a 400 km. La batería utilizada es principalmente material ternario de níquel-cobalto-aluminio, mientras que el coche eléctrico en China utiliza níquel-cobalto-manganeso. La diferencia entre los metales es el aluminio.

“ El material de aluminio utilizado en Tesla se aplica principalmente a baterías que pueden almacenar energía eléctrica varias veces. Su función es aumentar la densidad de energía de la batería, y la batería del mismo peso puede almacenar más energía eléctrica, por lo que el rango de conducción del automóvil es mayor. Long. "Chen Tao cree que, desde este punto de vista, es de hecho un gran avance. Sin embargo, los riesgos de seguridad resultantes están sujetos a más pruebas.

Los vehículos eléctricos impulsados por baterías de iones de litio son difíciles de popularizar. El mayor obstáculo es el kilometraje limitado. La resistencia actual es mayoritariamente entre 135 km y 480 km. A menos que haya una gran cantidad de estaciones de carga rápida en el camino, no es apropiado conducir vehículos eléctricos para viajes de larga distancia. Unos pocos vehículos de más de 200 kilómetros son especialmente caros y no se pueden popularizar.

3, el coche aún se desconoce

¿Puede una batería de aire de aluminio reemplazar una batería de iones de litio? El Instituto de Investigación de Automóviles Geely ha realizado experimentos de modelado de simulación relacionados. Desde la perspectiva de la dinámica del vehículo, estudia la aplicación de la batería de aire de aluminio como fuente de energía del vehículo para vehículos eléctricos, centrándose en la cantidad de potencia y potencia que puede liberar por sí misma.

" De los resultados experimentales, la batería de aire de aluminio es más adecuada como batería de respaldo". Du Zhiqiang dijo que la batería de aire de aluminio es una fuente de energía, y la energía de la batería de aire de aluminio del mismo peso se puede liberar en comparación con la batería de almacenamiento. Más aún, su densidad de energía es alta, pero su potencia liberable es extremadamente baja y su uso por sí solo no satisface las necesidades del automóvil, especialmente cuando recién está arrancando. Esto es equivalente a un automóvil de combustible, el tanque de combustible es grande, pero el motor es muy pequeño, puede recorrer un largo camino, pero es muy lento. Por el contrario, la velocidad de las baterías de iones de litio será más estable. Si una batería de aire de aluminio con la misma potencia (es decir, el vehículo tiene la misma velocidad), el peso será de 4 a 5 veces el de la batería de iones de litio.

En otras palabras, la energía estándar de un automóvil eléctrico debe ser que la longitud real de la batería de aire de aluminio se use para obtener un rango de conducción más largo, y la batería de aire de aluminio sea corta, con una batería de tipo de potencia. El vehículo tiene un buen comportamiento dinámico.

" Para aplicaciones automotrices, las baterías de aire de aluminio aún se desconocen". Du Zhiqiang cree que las baterías de aire de aluminio se utilizan actualmente en dispositivos de comunicación móviles y computadoras portátiles, pero son experimentales y no muy extensas. En el futuro, en el campo de los vehículos eléctricos, aún quedan muchos problemas técnicos por resolver de forma urgente. Si puede convertirse con éxito en un vehículo eléctrico, la energía del vehículo depende de la elección final del mercado. En otros campos, por las características técnicas de la propia batería de aire de aluminio, parece más adecuada como fuente de energía de emergencia y como central eléctrica móvil.

De la selección actual de la batería para vehículos eléctricos de Geely, está básicamente en línea con la industria. El modelo de producción se basa principalmente en fosfato de hierro y litio. Los modelos que se están desarrollando utilizan básicamente materiales ternarios. Du Zhiqiang dijo: "Personalmente creo que la dirección de desarrollo futuro se basa en la batería existente, aumentar la celda de combustible, formar un suministro de combustible híbrido de 'celda de combustible + batería', en la selección de la celda de combustible, la celda de combustible de hidrógeno es mejor que batería de aire de aluminio Espere las pilas de combustible de metal.